Д. Самин - 100 великих учёных

В это время в астрономии должно было произойти большое событие: обсерватория Маунт-Вилсон, которую возглавлял замечательный организатор науки Д. Э. Хейл, готовилась к вводу в строй крупнейшего телескопа, стодюймового рефлектора (250-сантиметрового. — Прим. авт.). Приглашение работать в обсерватории среди других получил и Хаббл. Однако весной 1917 года, когда он заканчивал свою диссертацию, США вступили в Первую мировую войну. Молодой учёный отклонил приглашение, записался добровольцем в армию, получил военное образование и был назначен командиром пехотного батальона дивизии «Чёрный ястреб». В составе Американского экспедиционного корпуса майор Хаббл попал в Европу осенью 1918 года, незадолго до окончания войны, и в боевых действиях принять участие не успел. Летом 1919 года Хаббл демобилизовался и поспешил в Пасадену, чтобы принять приглашение Хейла.

В обсерватории Хаббл начал изучать туманности, сосредоточившись сначала на объектах, видимых в полосе Млечного Пути. Это были объекты нашей Галактики — диффузные и планетарные туманности. Хаббл показал, что источником свечения туманностей являются звёзды. Ему принадлежал и вывод о том, что планетарные туманности светятся за счёт переизлучения ультрафиолетовой радиации центральных звёзд в оптический диапазон. Проблема свечения галактических туманностей в основном была решена.

А далее открывалось неоглядное поле изучения туманностей, видимых вне Млечного Пути. Первое, что сделал Хаббл — это классифицировал их. Все такие туманности, представляющие собой, как затем выяснилось, другие галактики, Хаббл разделил на спиральные, эллиптические и неправильные. На смену прежним, часто нечётким и сложным классификациям пришла стройная схема. «Я использовал её 30 лет, — писал впоследствии известный астроном Вальтер Бааде, — и хотя упорно искал объекты, которые нельзя было бы действительно уложить в хаббловскую систему, их число оказалось столь ничтожным, что я могу пересчитать их по пальцам».

Классификация Хаббла продолжает служить науке, и все последующие модификации её существа не затронули. В хрестоматии «Книга первоисточников по астрономии и астрофизике, 1900–1975» К. Ланга и О. Гингерича (США), где воспроизведены самые выдающиеся исследования за три четверти нашего столетия, помещены три работы Хаббла, и первая из них — работа по классификации внегалактических туманностей. Две другие относятся к установлению природы этих туманностей и открытию закона красного смещения.

Классификация, естественно, не решала вопроса природы туманностей. Со времени их открытия сосуществовали или менялись самые противоположные представления. В туманностях, особенно спиральных, видели и близкие объекты, в которых из диффузного вещества якобы возникают звёзды и планеты, и далёкие звёздные системы — галактики. Решающим было бы определение расстояний до них.

В 1923 году Хаббл приступил к наблюдениям туманности в созвездии Андромеды на шестидесяти и сто дюймовых рефлекторах. На первой же удачной пластинке 4 октября, сопоставленной с другими, он кроме двух новых звёзд обнаружил слабую переменную. Она оказалась цефеидой, представителем замечательного класса звёзд, период колебания блеска которых тесно связан с их светимостью. По зависимости «период — светимость», установленной по цефеидам Галактики, можно было оценить светимость обнаруженной звезды, а тогда видимый блеск сразу же указывал на её расстояние и тем самым на расстояние до Туманности Андромеды. Учёный сделал вывод, что большая Туманность Андромеды действительно другая звёздная система. Такие же результаты Хаббл получил и для туманности NGC 6822 и туманности в Треугольнике.

Хотя об открытии Хаббла вскоре стало известно ряду астрономов, официальное сообщение последовало лишь 1 января 1925 года, когда на съезде Американского астрономического общества Г. Рессел зачитал доклад Хаббла. Известный астроном Д. Стеббинс писал, что доклад Хаббла «во сто крат расширил объём материального мира и с определённостью решил долгий спор о природе спиралей, доказав, что это гигантские совокупности звёзд, почти сравнимые по размерам с нашей собственной Галактикой». Теперь Вселенная предстала перед астрономами пространством, заполненным звёздными островами — галактиками.

Задержка в сообщении столь важного результата на год с лишним была связана с противоречием, в которое вступало открытие Хаббла с казавшимся тогда убедительным, а на самом деле ошибочным выводом А. ван Маанена о быстром вращении ряда спиральных галактик.

Уже одно установление истинной природы туманностей определило место Хаббла в истории астрономии. Но на его долю выпало и ещё более выдающееся достижение — открытие закона красного смещения.

В середине января 1929 года в «Труды» Национальной академии наук США Хаббл представил небольшую заметку под названием «О связи между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей». Простое сопоставление скоростей туманностей с их расстояниями, несомненно, свидетельствовало о том, что искомая связь существует и вводимый в кинематические уравнения K-член должен быть пропорциональным расстоянию. По данным Хаббла, коэффициент в K-члене составлял около 500 км/с на каждый мегапарсек (впоследствии выяснилось, что полученное значение завышено примерно на порядок). Это означало, что галактики разлетаются друг от друга и их скорости линейно увеличиваются с расстоянием. Вскоре эта зависимость была названа законом Хаббла, а коэффициент пропорциональности — постоянной Хаббла и в его честь стала обозначаться латинской буквой H0.

В обсерватории Маунт-Вилсон началось определение лучевых скоростей всё более удалённых галактик. К 1936 году М. Хьюмасон публикует данные для ста туманностей. Рекордную скорость в 42 000 км/с удалось зарегистрировать у члена далёкого скопления галактик в Большой Медведице. Но это уже было пределом возможностей стодюймового телескопа. Нужны были более мощные инструменты.

В 1935 году Хаббл и физик-теоретик Р. Толмен сделали попытку рассмотреть природу красного смещения, исходя из подсчётов галактик. Красное смещение ослабляет свет галактик и в измеренные их звёздные величины необходимо вводить некоторые поправки. В зависимости от причины красного смещения такие поправки будут различными, а отсюда окажутся разными и результаты подсчётов галактик в зависимости от звёздной величины. Однако получить определённый результат исследователям не удалось. «Окончательный вывод, — указывал Хаббл, — основанный на наблюдательных критериях, невозможен до тех пор, пока не будут получены результаты с 200-дюймовым рефлектором».